城市河湖污泥處理：環保疏浚+脫水固化
城市湖泊污染底泥的后處理難題，一直是困擾城市河湖污染治理的一項技術難題。在武漢外沙湖和中新天津生態城污水庫治理中，我們看到一種新的模式，環保疏浚技術與土工管袋脫水固化工藝的優化集成，成功實現了河湖污染底泥的減量化、穩定化、無害化及資源化利用，在積極探索如何有效破解河湖污染底泥的后處理技術難題方面邁出了重要一步。
環保疏浚
國內外治理污染水系的經驗表明，在外污染源得到控制的條件下，必須徹底清除內污染源――污染底泥，恢復重建水體生態系統，才能達到理想的治理效果，而環保疏浚被世界上各國普遍認為是在水環境治理過程中清除內源污染的重要措施之一。環保疏浚是通過專業的環保疏浚設備精確清除湖底污染層，這樣相當于去掉了河湖內污染源。天航局環保工程事業部總經理鄭巋立將污染底泥形象地比喻為河湖的“毒瘤”，將環保絞吸挖泥船的絞刀比喻為“手術刀”，實施環保疏浚施工也就相當于為受污染的河湖做“外科毒瘤切除手術”。河湖污染底泥被清除后，原始湖底層得到恢復，不僅為大型水生植物提供生存條件，增加湖泊水體自凈能力，也有效促進河湖水生生態系統的恢復。
天航局是國內較早進軍水環境綜合治理的單位，在國內率先開展環保疏浚的研究、設計和施工，設計了我國第一例內陸湖泊環保疏浚工程，曾先后完成了云南滇池、安徽巢湖、杭州西湖等環保疏浚工程。在杭州西湖底泥疏浚二期工程中，天航局將污染底泥輸送到22.6公里以外的郊區進行無害處理。
河湖清淤治理后，水變清了，污染底泥怎么處理？
環保疏浚施工過程中，會有大量的污染底泥產生，傳統的環保疏浚施工，對污染底泥的處理方法是尋找大面積的連片土地修建泥塘，進行簡單的堆存，采用自然干化的方法固結后再利用。但是，一般的污染底泥屬高有機質的粉質黏土，受自然降雨等因素影響很大，靠空氣自然干化方法固結需要5 10年甚至更長時間，這樣就造成了長時間占用土地資源，不利于土地資源的及時開發使用和景觀修復，直接制約了湖泊治理的進度。伴隨著城市用地的緊張，場地使用費用昂貴，疏浚堆場底泥長期占用土地成為影響環保疏浚工程效率和經濟效益的重要因素，特別是在我國中東部沿海人口密集、經濟發達地區，這一矛盾尤為突出。此外，采用堆場處理污染底泥的方法還存在著一定的環境和安全隱患，由于堆場中的底泥裸露，與周圍環境直接接觸，如果堆場余水處理不達標，就會對周邊水體造成二次污染。
天航局在污染底泥的后處理的問題上在國內率先采用了一種新的施工工藝――土工管袋脫水固化工藝。該技術將環保絞吸船從湖底清除的污染底泥通過添加藥劑等技術環節處理后，通過管道注入到土工管袋中，注入到土工管袋含水率很高的污染底泥經絮凝沉淀、瀝水過濾后，體積在短時間內得到大幅度縮減，而且土工管袋還可以進行多層堆疊，大大減少了對用地的需求，整個處理過程全封閉無污染。該工藝被許多業內人士認為是處理河湖污染底泥的一種既廉價又環保的處理方式。
武漢外沙湖治理樣本
今年5月底，天航局環保疏浚事業部項目部完成了武漢外沙湖污泥清除工程主體工程施工任務，該工程是國內首次大規模采用環保疏浚技術結合土工管袋脫水固化工藝工程項目。
外沙湖是武漢市內環線內最大的湖泊，也是武漢市的“風水寶地”之一，被規劃為“江南核心區”。但經過幾十年來未經處理的工業廢水和生活污水直接排放，外沙湖水質成為劣Ⅴ類，湖水營養化后，每到夏季藍藻大量爆發，湖邊散發惡臭氣體。“我們用了8個月，把260萬平方米的湖底清掃了一遍，平均清除厚度達30厘米。”項目經理史本寧說。清淤治理后的外沙湖湖水水質已經有了質的改觀。
據介紹，外沙湖表層淤泥受到不同程度的污染，中間層也有個別地方污染較重，而深層底質則幾乎無污染。這些污染物主要集中在表層0.15～0.40米左右的底泥中，所以清除掉污染層后，等于去掉了湖泊內污染源。
如何處理污泥
天航局的工藝是一體化的：疏浚船挖出湖底泥漿，通過管道輸入鋪放在岸邊的土工布袋，在此過程中添加高分子絮凝劑溶液，絮凝后的泥漿在土工管袋中實現泥水迅速分離，水從土工管袋中濾出，泥留在管袋中，并在重力和管袋充填壓力的擠壓下壓實，實現快速脫水減容。這一過程項目部稱之為土工管袋脫水固化工藝，其中關鍵在于絮凝劑和土工管袋。絮凝劑作用是通過電中和吸附細小的泥土顆粒，起吸附架橋作用，從而使細小的淤泥顆粒絮凝成團，使泥水迅速分離。土工管袋像篩子一樣，清水通過空隙濾出，但絮凝成團的泥土顆粒則截留在管袋內；而且，管袋內泥土的自身重力和充填管袋時外在的壓力雙重作用，對袋內泥土產生一種擠壓力，這種擠壓力可以使得管袋內的水迅速排出、縮小土顆粒之間的空隙、加速土體固結。“環保疏浚土工管袋脫水固化處理工藝非常適用在湖泊污染底泥疏浚方面。”由天津大學、武漢大學等國內水環境方面的專家組成的專家組，在對武漢市外沙湖污泥清除工程實地考察后，對該工藝給出了這樣的評價。
這種工藝將環保疏浚和污泥處理結合起來。專家組總結了這種工藝技術優點：該工藝從清除污泥到最終污泥處理完畢，污染底泥全程管道輸送無外露，工藝產生的余水與原湖水相比，總氮磷含量得到大幅度下降，對富營養化水體的水質有明顯的改善作用，而且采用的固化藥劑也是目前環保產業中普遍采用的有機高分子藥劑，整個工藝流程非常環保。通過該工藝處理完成的污泥與原湖底污泥相比，脫掉了大量水分，體積得到大幅度縮減。在低溫多雨武漢，處理后兩個月的污泥含水率僅為47%，工藝效果非常理想。
處理后的污泥占地很小，只需要在固定的小范圍內就可以完成對污染底泥的處理。而富營養的湖泊污染底泥可以直接用于墊田、綠化、填筑道路路基。這一點也得到了專家組的肯定。
中新天津生態城污水庫治理樣本
今年6月，中新天津生態城污水庫治理工程正式開工。在此之前，天航局進行了一年多的中新天津生態城污水庫治理工程現場擴大試驗工程，這是國內首例針對重污染泥土進行深度處理的工程，其中涉及到重金屬鈍化治理。
中新天津生態城是中國和新加坡兩國政府戰略性合作項目，污水庫位于中新天津生態城的核心，曾是化工企業的氧化塘，十余年來儲存了大量污水并淤積了大量污泥，局部存在汞、砷、鎘、銅等嚴重的重金屬污染，對周邊地區的自然環境產生不利影響。污水庫的治理直接關系到生態城的環境安全和生態健康，是生態城建設必須要解決的關鍵問題，其污染治理也是一項世界級的技術難題。
與一般的河湖水環境整治工藝不同，中新天津生態城污水庫治理工程工藝除了針對污染底泥性質對污染底泥添加絮凝劑處理外，還需要添加穩定劑以封閉和穩定污染底泥中的重金屬元素，然后再將污染底泥通過全封閉管道灌入土工管袋進行脫水。為了達到理想的穩定沉淀效果，對穩定劑、絮凝劑輸送管道的設計濃度流量與清淤船泥漿濃度的匹配以及添加藥劑在管道內的反應時間都提出了更高的要求。該工藝根據污水庫底泥污染程度，對污染底泥分重度、中度和輕度三個層面的區分處理：重度污染污泥經過處理后要運輸到指定地方永久密封存放，中度污染底泥可以在附近密封存放后覆蓋種植土進行綠化造島，輕度污染底泥則進行無害化處理。
中新天津生態城污水庫治理工程將通過對漢沽污水庫污水、污染底泥進行無害化處理，成功實現對污水庫水體的生態修復、有毒有害污染底泥的嚴格控制和土地資源的資源化再利用，最終使污水庫變身為能生長蘆葦、產生大量氧氣、凈化污染物的濕地，實現人與人和諧共存、人與經濟活動和諧共存、人與環境和諧共存。工程建設管理模式和經驗也將成為城市水環境綜合治理的成功典范。
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